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El ciclo de Krebs, también conocido como ciclo del ácido cítrico o ciclo de los ácidos tricarboxílicos, es una ruta metabólica fundamental en las células aeróbicas. Se lleva a cabo en la matriz mitocondrial y constituye una de las etapas centrales de la respiración celular, en la que se oxidan los metabolitos derivados de los carbohidratos, los lípidos y las proteínas para liberar energía utilizable en forma de ATP. Su descubrimiento se atribuye a Hans Adolf Krebs en 1937, quien recibió el Premio Nobel de Medicina en 1953 por su trabajo.
Este ciclo se inicia con la condensación de una molécula de acetil-CoA (formada previamente a partir del piruvato durante la descarboxilación del ácido pirúvico) con una molécula de oxaloacetato, generando citrato, un compuesto de seis carbonos. A partir de ahí, el citrato es sometido a una serie de transformaciones que permiten la liberación de dióxido de carbono (CO₂), la reducción de coenzimas y la regeneración del oxaloacetato para reiniciar el ciclo. Cada vuelta completa del ciclo oxida completamente una molécula de acetil-CoA y genera energía química almacenada en forma de NADH, FADH₂ y GTP (que puede transformarse en ATP).
Condensación del acetil-CoA con oxaloacetato para formar citrato, mediante la enzima citrato sintasa. Esta reacción libera coenzima A (CoA-SH).
Isomerización del citrato en isocitrato, catalizada por la aconitasa. Esta reacción implica una deshidratación seguida de una rehidratación, transformando la disposición del grupo hidroxilo.
Descarboxilación oxidativa del isocitrato, que da lugar a α-cetoglutarato. La enzima isocitrato deshidrogenasa cataliza esta reacción, que libera una molécula de CO₂ y reduce una de NAD⁺ a NADH.
Nueva descarboxilación oxidativa, esta vez del α-cetoglutarato, catalizada por el complejo α-cetoglutarato deshidrogenasa. Se forma succinil-CoA, se libera otra molécula de CO₂ y se reduce otra molécula de NAD⁺ a NADH.
Conversión de succinil-CoA en succinato, mediante la enzima succinil-CoA sintetasa. Esta reacción genera una molécula de GTP por fosforilación a nivel de sustrato, que puede convertirse directamente en ATP
Oxidación del succinato en fumarato, catalizada por la succinato deshidrogenasa. En esta reacción, el FAD se reduce a FADH₂. Esta enzima es particular, ya que está incrustada en la membrana mitocondrial interna y forma parte también de la cadena de transporte de electrones
Hidratación del fumarato, que se convierte en malato mediante la enzima fumarasa, añadiendo una molécula de agua al doble enlace.
Oxidación final del malato en oxaloacetato, catalizada por la malato deshidrogenasa. Aquí se genera una última molécula de NADH, cerrando así el ciclo.
Por cada molécula de acetil-CoA que entra al ciclo, se producen tres NADH, un FADH₂ y un GTP (o ATP), además de dos moléculas de CO₂ como productos de desecho. El NADH y el FADH₂ generados transportan electrones a la cadena respiratoria, donde finalmente se produce la mayor parte del ATP celular.
El ciclo de Krebs no solo es importante por su papel en la producción de energía, sino también porque sirve de intersección metabólica. Muchos otros compuestos celulares, como ciertos aminoácidos, ácidos grasos y nucleótidos, se sintetizan o degradan a través de intermediarios del ciclo.
Por ello, se lo considera una vía anfibólica: catabólica por su papel en la degradación de nutrientes, y anabólica por su participación en la biosíntesis.
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Miguel Angel Aparicio Jimenez
DOCENTE DE LA FACULTAD DE CIENCIAS
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